ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP NHÀ CÔNG NGHIỆP MỘT TẦNG

ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP NHÀ CÔNG NGHIỆP MỘT TẦNG

ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: LỜI CẢM ƠN SVTH :ĐỖ VĂN NHƯƠNG 1 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Giáo viên hướng dẫn SVTH :ĐỖ VĂN NHƯƠNG 2 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: SVTH :ĐỖ VĂN NHƯƠNG 3 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: ĐỒ ÁN THÉP NHÀ CÔNG NGHIỆP MỘT TẦNG ĐỀ BÀI: Thiết kế khung ngang nhà xưởng 1 tầng, 1 nhòp. 1.Kích thùc nhà:  Nhòp nhà dài L=30m,  Dài 96m  Bước cột 6m  Cao trình đỉnh ray Hr=8 m 2.Có hai cầu trục có sức nâng Q(T) =50/10T,chế độ làm việc trung bình 3.Vật liệu: Kết cấu khung : Thép CT3 Kết cấu bao che: Mái : Tấm BTCT (chon loại 1,5 x 6 = 9m 2 ) Tường:Tấm BTCT ; Xây gạch Móng :Bê tông :B12.5 ; B15 4.Liên kết hàn và bu lông 5.Đòa điểm xây dựng :Thành phố Buôn Ma Thuột I. XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC NHÀ 1 Theo ph¬ng ®øng: Chän cèt nỊn nhµ trïng víi cèt +0.00 ®Ĩ tÝnh c¸c th«ng sè chiỊu cao.Ta cã cao tr×nh ®Ønh ray H r = 8 m, nhÞp nhµ L=30 m (theo ®Ị bµi). MỈt kh¸c do t¶i träng cÇu trơc Q=50t ≤ 75t Tra phơ lơc VI.1 ta cã th«ng sè vỊ cÇu trơc: Lk= 28,5 m B=6650 mm. K=5250 mm. H C =3150 mm. B1=300 mm. F=650 mm p lực của bánh xe lên ray: 49T Trọng lượng xe con: 18T Trọng lượng toàn cẩu: 77T ChiỊu cao dÇm c©u ch¹y: hdcc=(1/5÷1/8)Ldcc⇒hdcc=(1/5÷1/8)*6000= (750÷ 1200 mm) VËy ta lÊy hdcc=0,8 m KÝch thíc cét trªn: Htr= hdcc+ Hr + HC + F + 0.1m +H líp ®Ưm ray. Htr=0,8 + 0,13 + 3,15 + 0,65 + 0,1 +0,08=4,91 m. SVTH :ĐỖ VĂN NHƯƠNG 4 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: LÊy H tr = 4.95m. KÝch thíc cét díi: Hd=8 - Hr – hdcc - H líp ®Ưm ray + H3 Víi H3 lµ líp ch©n cét lÊy H3=0,80m Hd=8 – 0,13 – 0,8 – 0,08 + 0,80=7,79 m LÊy kÝch thíc cét díi H d =7.8m ChiỊu cao toµn cét: H= Hd + Htr – H3=7,8 +4,95 – 0,80=11.95 m (TÝnh tõ mỈt mãng) 2 Theo ph¬ng ngang: • Chän bỊ réng cét trªn (tøc chiỊu cao tiÕt diƯn cét trªn) : h t =(1/10÷1/12)*Htr=(1/10÷1/12)*4,95 m vËy ta chän htr=0,50 m ∈(1/10÷1/12)Htr. • Chän a: lµ kho¶ng c¸ch tõ mÐp ngoµi cét ®Õn trơc ®Þnh vÞ do søc trơc Q=50t<75t nªn ta chän a= 250mm=0,25m. • Chän λ lµ kho¶ng c¸ch tõ trơc ®Þnh vÞ ®Õn tim ray. Ta chän kho¶ng hë an toµn d=0.075m λ ≥ B 1 + d + (h tr – a ) B 1 = 0.3m tra theo cataloge cÇu trơc λ ≥ 0.3 + 0.075 + ( 500 – 250) = 525 m • TÝnh chiỊu cao tiÕt diƯn cét díi (hd): Theo ®é cøng ta cã: hd=(1/15÷1/20)Hd =(1/15 ÷1/20)*7,8 m Theo ®/k cÊu t¹o ta chän: hd = a + λ=0,25+0,75=1m §¶m b¶o ®iỊu kiƯn hd = 1m >1/25*11.95 m = 0,478 m II. CHỌN TÍNH TOÁN HỆ MÁI 1. Dµn m¸i ( xµ ngang): Ta chän theo mÉu chn trong gi¸o tr×nh kÕt cÊu thÐp nhµ c«ng nghiƯp. V× tÊm l¬p m¸i lµ panel bª t«ng cèt thÐp do vËy ta chän ®é dèc i=(1/10÷1/12) H®d=2,2m;L=30 m⇒H®Ønh dµi=3700m. S¬ ®å khung (trang bªn). 2. Cưa m¸i: lcm=(1/3÷1/2)L⇒lcm=12m Chiªu cao « cưa a=1/15L=1/15*30m=2m ; Chiªu cao bËu cưa hbc =400÷450 mm VËy ta chän hbc= 400mm Víi L cm = 12m, ta lÊy H cm =2.5m S¬ ®å dµn m¸I ,cưa m¸i xem trang sau. III. HỆ GIẰNG 1. HƯ gi»ng m¸i: Bè trÝ tõ mÐp c¸nh díi cđa dµn lªn c¸nh trªn Gi»ng trong mp c¸nh trªn: §ỵc bè trÝ theo mỈt ph¼ng c¸nh trªn cđa dµn kÌo , bè trÝ hƯ thanh chÐo ch÷ thËp. Nhµ cã chiỊu dµi lµ 96 m do vËy ngoµi gi»ng ë 2 ®Çu ta cßn bè trÝ ë gi÷a nhµ (trong gian gi÷a). SVTH :ĐỖ VĂN NHƯƠNG 5 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: 2. HƯ gi»ng c¸nh díi :§ỵc bè trÝ cïng gian víi hƯ gi»ng c¸nh trªn vµ bè trÝ thªm hƯ gi¨ng doc nhµ ë 2 bªn ( xem s¬ ®å) 3. HƯ gi»ng ®øng: §ỵc bè trÝ ë nh÷ng « cã mỈt ph¼ng gi»ng c¸nh trªn vµ gi»ng c¸nh díi ®ỵc bè trÝ doc nhµ 4. HƯ gi»ng cét: Bao gåm cã hƯ gi»ng cét trªn vµ hƯ gi»ng cét díi - ë cét trªn ta bè trÝ gi»ng ë nh÷ng « cã gi»ng c¸nh trªn vµ gi»ng c¸nh díi - ë cét díi ta bè trÝ gi»ng ë gian gi÷a nhµ ®Ĩ tr¸nh g©y hiƯu øng nhiƯt nªn ta kh«ng bè trÝ gi»ng cét díi ë hai ®Çu nhµ (xem h×nh bªn). IV. TÍNH TOÁN KHUNG NGANG 1 T¶i träng t¸c dơng lªn khung ngang nhµ: • T¶i träng t¸c dơng lªn dµn: T¶i träng t¸c dơng lªn dµn bao gåm träng lỵng b¶n th©n cđa m¸i, cđa cưa trêi, cđa b¶n th©n kÕt cÊu vµ ho¹t t¶i. a. T¶i träng m¸i: Theo cÊu t¹o cđa c¸c líp m¸i ta cã b¶ng thèng kª c¸c t¶i träng m¸i nh sau: STT Vật liệu , quy cách δ (m) γ(t/m 3 ) Gtc(t/m 3 ) n Gtt(t/m 3 ) 1 Gạch lá men 0,04 2 0,08 1,1 0,088 2 Vữa lót 0,015 1,8 0,027 1,3 0,035 3 BT chống thấm 0,04 2,5 0,1 1,1 0,11 4 BT xỉ cách nhiệt 0,15 0,75 0,1125 1,3 0,146 5 Panel BTCT 0,06 2,5 0,15 1,1 0,165 6 Trát trần 0,015 1,8 0,027 1,3 0,035 Cộng 0,32 0,4965 0,579 Quy đổi về mặt bằng Gi/Cosα 0,499 0,582 7 G dàn , giằng = 3.10 -5 .L 2 0,033 1,05 0,035 A. Tải trọng phạm vi mái 0,532 0,617 8 G dàn cm = 5.10 -5 L cm 0,006 1,05 0,0063 B B. Tải trọng phạm vi cửa mái 0,538 0,623 9 Trọng lượng bậu cửa mái 0,04Lcm (t/m) 0,1 1,1 0,11 10 Trọng lượng bậu cửa mái 0,045 (t/m) 0,045 1,05 0,047 C. Tải trọng phạm vi chân cửa mái G x B'(t) 0,87 0,942 SVTH :ĐỖ VĂN NHƯƠNG 6 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: - Tải trọng tính toán quy đổi về thành lực tập trung tại nút thứ k được xác đònh theo công thức : P k = )( 4 )).(( 1 11 ∑ ∑ + ++ = −− ckck m i mm jkk Gn Cos Gn BBdd α Tấn Trong đó : B j-1 , B j bước khung hai bên lân cận của dàn vì kèo , m – số lớp mái ; G m – Tải trọng tính toán của lớp mái thứ i , G ck – tải trọng tính toán của các cấu kiện , n m - hệ số độ tin cậy tải trọng các lớp mái , n ck – hệ số độ tin cậy tải trọng các cấu kiện, d k-1 , d k – panel bên trái , bên phải nút k , m . α - góc nghiêng của thanh cánh trên so với mặt bằng Như vậy : P 1 = (0 3).(6 6) 0,617 4 + + = 5.55(t) P 2 = 617,0 4 )66).(33( ++ = 11.1 (t) P 4 = 623,0 4 )66).(33( ++ = 11,21 (t) P 3 = 0,5P 2 + 0,5P 4 + G bậu = 12,1 (t) Phản lực đầu dàn V = 1 2 3 4 2 4 2 3 113.33 2 2 2 i P P P P P+ + + = = ∑ = 56.66(t) g m = 113.33 30 = 3,78 (t/m) b. Tải trọng tạm thời do thi công và sữa chửa mái . Tải trọng tạm thời xác đònh theo TCVN 2737-95 P tc = 0,075 T/m 2 mặt mái , hệ số vượt tải n= 1,3 SVTH :ĐỖ VĂN NHƯƠNG 7 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: Tải trọng tình toán : P tt = n.P tc . B Cos α = 1,3 . 0,75.6/Cos5,7 = 0,588 T/m P’ 1 = 1,5 .0.588 = 0,88T P’ 2 = 3.0,588 = 1,76 T Phản lực đầu dàn V = 1 2 9 17.6 8.8 2 2 2 i P P + = = = ∑ (t) p m tt = 113.33 30 = 0.59 (t/m) c.Hoạt tải gió. Tải trọng gió tác dụng lên khung bao gồm : - Gió trong phạmvi mái ,Từ cánh dưới dàn vì kèo trở lên,được chuyển về thành lực tập trung W nằm ngang đựat ở cánh dưới cao trình dàn vì kèo. SVTH :ĐỖ VĂN NHƯƠNG 8 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: - Gió thổi lên bề mặt tường dọc , được chuyển về thành lực tập trung phân bố trên cột .Nếu trong trương hợp có bố trí hệ thống cột phụ thì tải một phần được truyền lên cột và một phần truyền lên cột phụ từ đó quy về lực tập trung truyền vào khung. Trong trường hợp này với bước nhà B=12 , thì bố trí ba cột phụ trong một bước cột ,và có sơ đồ truyền tải như sau: ∑∑ p lực gió tác dụng lên công trình được xác đònh theo công thức: q z = n.W.k (z) .C i .B 1 . W= n.W o .k (z) .B.∑C i .h 1 . S= n. W o .k (z) .C i .B 1 .H/2. Lực tập trung ở chổ cánh dưới dàn sẻ là W+∑S , Các công thức gió hút cũng lấy tương tự như trên. Trong đó : q z – p lực gió ở độ cao z n – hệ số tin cậy của tải trọng gió n= 1,2 W o – giá trò áp ực gió được xác đònh theo bản đồ phân vùng: Vùng gió IA II III IV V A B A B W o 0.055 0.083 0.095 0.11 0.12 5 0.155 0.185 C i – hệ số khí động xác đònh theo quy phạm TCVN 2737-95 K (z) – hệ số thay đổi áp lực gió theo độ cao : K (z) = 1,84451 m Zg Z 2         Z g – Độ cao grandient mà tại đó vận tốc gió không còn chòu ảnh hưởng sực cản mặt đệm . m – hệ số ma sát các lớp biên , xác đònh từ xử lý thống kê theo số liệu đo đạt profil gió trong lớp biên. SVTH :ĐỖ VĂN NHƯƠNG 9 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: Z g và hệ số m phụ thuộc vào dạng đòa hình A,B, C như sau: Đòa hình A B C Z g 250 300 400 m 0.07 0.09 0.14 Bảng xác đònh tải trọng gió : Hi (m) Z (m) K(z) Ci (đẩy) Ci (hút) q(z) đẩy q(z) hút Wđ(t) Wh(t) 7.8 7.8 1.135 0.8 -0.6 0.18 0.135 4.85 12.65 1.215 0.8 -0.6 0.192 0.144 2.7 15.35 1.248 0.8 -0.6 0.198 0.148 1.15 1.128 0.9 16.25 1.258 -0.423 -0.5 -0.105 0.125 3.6 19.85 1.294 0.7 -0.6 0.179 0.154 0.6 20.45 1.299 -0.423 -0.4 0.109 0.103 Tải trọng gió trung bình : q đẩy = 18.0 85.48.7 85.419,08,718,0 = + + xx t/m q hút = 138.0 85.48.7 85.4144,08.7135,0 = + + xx t/m 2. Tải trọng do phản lực của dàn. a. Do tải thường xuyên P m =    + gian trung dàn có Khi - gian trung dàn có khôngKhi - ddtx tx GV V 2 Trong đó : V tx = 56.66 tấn – Phản lực tại gối tựa dàn do tải trọng thường xuyên G dđ – Trọng lượng bản thân của dàn đỡ trung gian, G dđ = 10 -4 . 2 dd L .V tx L dđ – Nhòp của dàn đở trung gian Vậy P m = 56.66 tấn b. Do tải tạm thời (Chính bằng tải trọng đầu cột do tải tạm thời gây ra ) P’ m = = 2 Lp tt n.p tc . L B . 7,5cos = 1,3 x 0,075. 6 .30 2.cos5,7 = 9.2 tấn • P tt Trong trường hợp này vẫn sử dụng công thức tính P tt tác dụng lên dàn .Tuy nhiên bước dàn trong trường hợp là bước khung B = 12 m • Trường hợp không sử dụng dàn phụ thì P’ m chính bằng phản lực đầu dàn do tải tạm thời gây ra. SVTH :ĐỖ VĂN NHƯƠNG 10 [...]... -10.74 103.05 23 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: THIẾT KẾ CỘT Chiều dài hình học các cột Ht = 4.95 m; Hd = 7.8 m  J1 Jd Tỷ số momen quán tính chọn là J = 8 và J = 36 2 2  Liên kết khung nhà, cột liên kết với móng ở đầu dưới và với tường ngang (dàn hoặc dầm) ở đầu trên Các liên kết này là liên kết ngàm I XÁC ĐỊNH CHIỀU DÀI TÍNH TOÁN 1 Chiều dài tính toán trong mặt phẳng dàn Chiều dài tính toán riêng cho từng... 51.21 (thoả) δb δb  Kết luận tiết diện chọn là hợp lý SVTH :ĐỖ VĂN NHƯƠNG 28 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: THIẾT KẾ CỘT DƯỚI Nội lực từ bảng tổ hợp: +nhánh mái (nhánh trái) M 2 = 71.87Tm; N 2 = 103.05T +nhánh phải (nhánh cầu trục) M 1 = −21.18Tm; N1 = 99.61T 1 Chọn tiết diện nhánh Giả thiết khoảng cách hai trục nhánh c ≈ ht = 100(cm) Khoảng cách trọng tâm toàn tiết diện đến trục nhánh hai là: y1 = 0.55c... cấu tạo với hhs = 6 mm; hhm = 4 mm; l h ≥ 5cm Kiểm tra lại tỷ số độ cứng giữa hai phần cột J1 597068 = = 6.323 J 2 94426.93 SVTH :ĐỖ VĂN NHƯƠNG 33 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP Sai số do với tỷ lệ đã chọn GVHD: 8 − 6.323 = 20.9% 8 SVTH :ĐỖ VĂN NHƯƠNG 34 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: THIẾT KẾ CHI TIẾT CỘT 1 Mối nối hai phần cột Nội lực để tính mối nối là nột lực ở ngay trên vai cột (tiết diện Ct) Từ bảng tổ hợp nột... SVTH :ĐỖ VĂN NHƯƠNG 12 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: V TINH NỘI LỰC KHUNG 1 Sơ đồ tính khung Tính khung nhằm mục đích xác đònh nội lực khung :mômem uốn lực cắt,lực dọc trong các tiết diện khung Việc tính khung cứng có các thanh rỗng như giàn ,cọt khá là phức tạp , nên trong thực tế đã thay sơ đố tính toán thực của khung bằng sơ đồ đơm giạn hoá , với các giả thiết sau : - Thay dàn bằng một xà ngang đặc có độ... tại tiết diện nối Vì lực cắt ở cột trên khá bé đường hàn đối đầu lấy theo cấu tạo: hàn suốt, với chiều cao đường hàn đúng bằng chiều dày thép bản bụng 2 Tính dầm vai -Dầm vai như dầm đơn giản nhòp l = ht = 1 m -Dầm vai chòu uốn bởi lực từ cánh trong của cột trên Str = 91.05T Sơ đồ như hình vẽ SVTH :ĐỖ VĂN NHƯƠNG 35 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: Strong hd − ht 0.5 Strong = × 91.05 = 45.52(T ) ht 1 0.5 B =... Ntu= 103.05(T) Nhánh phải M = -21.18 (Tm) ; Ntu= 99.61(T) SVTH :ĐỖ VĂN NHƯƠNG 24 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: A.THIẾT KẾ CỘT TRÊN Tiết diện cột trên chọn dạng chữ H đối xứng, ghép từ 3 bản thép, với chiều cao tiết diện đã chọn trước h = 500 mm Độ lệch tâm e = M 47.32 = = 0.933( m) N 50.68 Sơ bộ giả thiết hệ số ảnh hưởng hình dạng tiết diện η = 1.25 và diện tích yêu cầu của tiết diện theo công thực: Ayc =... × 103 σy = = = 1678.8Kg / cm 2 < 1403Kg / cm 2 cϕ y Ang 0.193 × 0.865 × 215.2 →c= • Kiểm tra ổn đònh cục bộ a)Bản cánh bc − δ b 40 − 1.2 b0 = = 2 2 b 19.4 → 0 = = 9.7 δc 2 = 19.4(cm) Theo công thức trong bảng 3.3 Thép chữ I có 0.8 < λX = 1.4388 < 4 SVTH :ĐỖ VĂN NHƯƠNG 27 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD:  b0  E 2.1×106 = (0.36 + 0.1λX ) = (0.36 + 0.1× 1.438) = 15.93   R 2.1×103  bc  b  b0 = 9.7 < ...ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: 3 Tải trọng do áp lực thẳng đứng của bánh xe cầu trục a áp lực thẳng đứng do náh xe cầu trục: tc Dmax = n.nc.γn.kđ.∑ Pmax y + Gdct tc Dmin = n.nc.γn.kđ.∑ Pmin y + Gdct Trong đó n = 1,1 – hệ số tin cậy tải trọng nc - hệ số kết hợp đồng thời 2 cầu trục đứng gần nhau nc  0.85 − Khi chế độ nhẹ , trung bình... = Anh1 rY 1 = 35684.8 = 17.97(cm) 110 4 Chọn tiết diện nhánh 2 Nhánh 2 dùng tiết diện tổ hợp từ một thép bản 380x20và hai thép góc đều cạnh L160x12có (A1g = 37.4cm2; z10 = 4.39(cm); Jx = Jy = 913 cm4 2 Diện tích nhánh 2: Anh 2 = 38 × 2 + 2 × 37.4 = 150.8(cm ) Khoản cách từ mép trái của tiết diện (mép ngoài bản thép) đến trọng tâm tiết diện nhánh mái là z0: z0 = ∑A z ∑A i i i = 38 × 2 + 2 × 37.4 × (... 3.017 Momen tác dụng lên cột trái do lực hãm ngang T: M’B = -0.902 M’C = 0.206 M’A = -2.372 SVTH :ĐỖ VĂN NHƯƠNG 19 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP GVHD: d) Tải trong gió Tải trọng gió có thể đỗi chiều.Trong tính toán chỉ cần xét 1 trường hợp ,kết quả có thể sử dụng cho trườmg hợp kia bằng cách đảo biểu đồ gió lật 1800 quanh trục thăng đứng Chúng ta sử dụng giả thuyết khi tải trong không tác dụng vào xà ngang ,độ cứng . trong mp c¸nh trªn: §ỵc bè trÝ theo mỈt ph¼ng c¸nh trªn cđa dµn kÌo , bè trÝ hƯ thanh chÐo ch÷ thËp. Nhµ cã chiỊu dµi lµ 96 m do vËy ngoµi gi»ng ë 2 ®Çu ta. kiện, d k-1 , d k – panel bên trái , bên phải nút k , m . α - góc nghiêng của thanh cánh trên so với mặt bằng Như vậy : P 1 = (0 3).(6 6) 0,617 4 + + = 5.55(t)